如今,随着AR/VR等产业的发展,人们对计算机图形视觉效果逼真程度的要求日益提高,真实感渲染领域的技术发展迅速,应用潜力巨大。真实感渲染即在计算机上生成模拟现实物体表面质感的图形,这是当前计算机图形学的重要研究课题,其包括两大核心要素:逼近真实场景外观的材质表面质感以及符合物理规律的光照模型。其中,材质表面质感是真实感渲染技术重要的基础,一般用双向反射分布函数BRDF及其衍生形式空间变化双向反射分布函数SVBRDF、双向纹理函数BTF等来描述。而针对材质表面质感数据的获取与测量问题,本文开展了如下研究工作:1.为获取真实材质的外观图像,设计并搭建了一套基于半球面全方位照明的材质采集系统。该系统主体为半球面经纬网格结构,光源全方位均匀分布,相机阵列并行采集材质外观图像,相机、光源、材质样品以不同分布及旋转方式共提供4个自由度。本系统均衡成本、速度、精度三个方面的考量,改进了传统方法的不足。2.为对材质的BRDF以及SVBRDF/BTF数据进行准确的测量及计算,给出了采集系统的调校与标定方法,包括相机、光源位置的物理调校以及相机参数、光照条件的标定,进一步提出了与采集数据类型相对应的采集流程以及图像处理和材质数据生成算法。根据以上流程,初步建立了常见材质的表面质感数据库。3.为对本系统的采集数据进行验证,给出了针对BRDF数据的拟合及渲染测试方法。在对数据进行主观评估的基础上,运用以Levenberg-Marquardt算法为主的优化方法,对经典的物理分析模型Cook-Torrance模型进行参数拟合,并利用参数模型进行渲染,结果在视觉效果上与真实材质图像基本一致,证明本系统采集的数据具有一定真实性和可靠性。